跨季太阳能蓄热增温系统及其蓄热方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810130693.4 (22)申请日 2018.02.08 (71)申请人 北京正阳兴盛绿色能源科技有限公 司 地址 102400 北京市房山区城关街道饶乐 府村商业街2号楼-A208号 (72)发明人 侯春来 (74)专利代理机构 北京维正专利代理有限公司 11508 代理人 俞光明 (51)Int.Cl. A01G 9/24(2006.01) (54)发明名称 跨季太阳能蓄热增温系统及其蓄热方法 (57)摘要 本发明公开了一种跨季太阳能蓄热增温系 统及其蓄热方法， 其。

2、技术方案要点包括固定于后 山墙上的集热器、 与所述集热器连接的水泵、 控 制箱、 与所述水泵连接的水箱以及分别与水箱连 通的散热管和蓄热管； 所述散热管水平埋设于大 棚内部且平行于后山墙排布； 所述蓄热管水平埋 设于所述散热管下方且平行于后山墙排布， 达到 了能够在克服冬季光照时间和强度不稳定的情 况下进行大棚增温的效果。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 108271588 A 2018.07.13 CN 108271588 A 1.一种跨季太阳能蓄热增温系统， 其特征在于， 包括固定于大棚后山墙 （1） 上的集热器 （2） 、 水泵 （4） 、 水箱 （5） 、 以及均埋设在大棚。

3、土壤地表下的散热管 （6） 和蓄热管 （7） ， 其中散热 管 （6） 埋设在蓄热管 （7） 的上方； 所述散热管 （6） 和蓄热管 （7） 均埋设于大棚内部且平行于后 山墙 （1） 排布； 所述集热器 （2） 出水口与所述水泵 （4） 出水口连通， 所述水泵 （4） 进水口与所 述水箱 （5） 连通； 所述散热管 （6） 、 蓄热管 （7） 两端分别与集热器 （2） 的进水口和水箱 （5） 连 通。 2.根据权利要求1所述的跨季太阳能蓄热增温系统， 其特征在于， 所述集热器 （2） 为平 板太阳能集热器。 3.根据权利要求1所述的跨季太阳能蓄热增温系统， 其特征在于， 所述蓄热管 （7） 埋。

4、设 深度为1.3-1.5m， 所述散热管 （6） 埋设深度为0.3m。 4.根据权利要求1所述的跨季太阳能蓄热增温系统， 其特征在于， 所述散热管 （6） 和蓄 热管 （7） 均包括若干平行于后山墙 （1） 的散热部 （61） 和用于相邻散热部 （61） 首尾连接的连 接部 （62） ， 所述散热部 （61） 沿垂直于后山墙 （1） 方向均匀间隔排列。 5.根据权利要求4所述的跨季太阳能蓄热增温系统， 其特征在于， 所述散热部 （61） 间距 40-50cm。 6.根据权利要求1所述的跨季太阳能蓄热增温系统， 所述集热器 （2） 沿后山墙 （1） 水平 均匀间隔设置有多个。 7.一种跨季太阳能。

5、蓄热增温系统的蓄热方法， 包括以下步骤， 步骤a、 春夏秋三季集热器 （2） 制备热水， 在水泵 （4） 的作用下， 流入地下蓄热管 （7） ； 步骤b、 冬季集热器 （2） 制备热水， 在水泵 （4） 的作用下， 流入散热管 （6） 。 权 利 要 求 书 1/1 页 2 CN 108271588 A 2 跨季太阳能蓄热增温系统及其蓄热方法 技术领域 0001 本发明涉及一种大棚蓄热增温系统， 特别涉及一种跨季太阳能蓄热增温系统。 背景技术 0002 大棚原是蔬菜生产的专用设备， 随着生产的发展大棚的应用越加广泛。 在冬季， 大 棚普遍存在白天阳光照射不足、 夜晚环境温度较低的客观问题， 因。

6、而为了辅助农作物生长， 在冬季需要对大棚进行辅助增温。 为了保护环境， 在增温过程中， 在保证冬季大棚里的农作 物的生长需求的前提下， 需要着重使用清洁能源和可再生能源。 0003 已有的增温方式是太阳能光热采暖方式， 即， 在冬季白天利用太阳能对水加热， 通 过热水在采暖管道中的循环， 为大棚增温。 0004 上述增温方式存在以下缺点： 虽然太阳能光热能够在冬季贡献能量用于大棚增温， 但是冬季阳光不足， 能量贡献率 偏低， 因而， 还需要采用常规能源进行能量供应； 此外， 由于大棚上可用来安装采暖设备的 空间有限， 利用太阳能光热的增温设备会和大棚抢夺光照资源， 不能大量安装； 同时， 由于。

7、 冬季环境、 气候、 光照以及太阳能集热器本身的物理特征缺陷， 冬季是太阳能集热器等太阳 能光热设备产生热能最少的季节。 以上问题导致已有的太阳能光热采暖方式在冬季供暖不 足且不稳定， 严重影响了太阳能光热采暖在农业应用方面的发展。 发明内容 0005 本发明的目的是提供一种跨季太阳能蓄热增温系统及其蓄热方法， 能够在克服冬 季光照时间和强度不稳定的情况下进行大棚增温。 0006 本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的： 一种跨季太阳能蓄热增温系统， 包括固定于大棚后山墙上的集热器、 水泵、 水箱、 以及 均埋设在大棚土壤地表下的散热管和蓄热管， 其中散热管埋设在蓄热管的上方； 所述。

8、散热 管和蓄热管均埋设于大棚内部且平行于后山墙排布； 所述集热器出水口与所述水泵出水口 连通， 所述水泵进水口与所述水箱连通； 所述散热管、 蓄热管两端分别与集热器的进水口和 水箱连通。 0007 通过采用上述技术方案， 春夏秋三季集热器制备的热水， 在水泵的作用下， 流入地 下蓄热管， 通过热交换， 将热水中的热能传递至管道周围的地下土壤， 进行储热工作， 经过 春夏秋三集的蓄能和冬季的继续蓄能， 冬季时棚内土壤处于放热状态， 同时集热器产生的 热量自散热管内散出， 提供农作物生长所需热量， 通过利用土壤具有蓄能作用的特性将春 夏秋三级储存的热量应用到冬季取暖， 从而达到冬季稳定的为大棚提供。

9、热量的效果。 0008 优选的， 所述集热器为平板太阳能集热器。 0009 通过采用上述技术方案， 通过采用平板太阳能集热器可使单位面积集热效率更 高， 且占用较小的空间， 同时平板太阳能集热器可配合水泵采用排空防冻的方法将平板及 管道排空起到防冻效果。 说 明 书 1/4 页 3 CN 108271588 A 3 0010 优选的， 所述蓄热管埋设深度为1.3-1.5m， 所述散热管埋设深度为0.3m。 0011 通过采用上述技术方案， 可使蓄热管释放的热量得到充分的储存避免埋设深度较 浅导致部分热量在到达冬季之前散失或埋设深度过深导致储存的热量难以被利用， 并且散 热管的埋设深度可适用于农。

10、作物根部土壤加热的需要。 0012 优选的， 所述散热管和蓄热管均包括若干平行于后山墙的散热部和用于相邻散热 部首尾连接的连接部， 所述散热部沿垂直于后山墙方向均匀间隔排列。 0013 通过采用上述技术方案， 散热管和蓄热管可将热量均匀分散至大棚内的土壤中， 并覆盖整个大棚的种植区， 便于大棚内的农作物均匀生长， 同时可提高土壤蓄热效率， 使平 板太阳能集热器产生的热量得到充分利用。 0014 优选的， 所述散热部间距40-50cm。 0015 通过采用上述技术方案， 蓄热管和散热管相邻散热部之间的距离均设置为40- 50cm可使热量储存效率和利用率较高， 充分发挥增温系统的作用。 0016 。

11、优选的， 所述集热器沿后山墙水平均匀间隔设置有多个。 0017 通过采用上述技术方案， 可充分利用太阳能加热的空间， 且提高蓄热量， 由于集热 器沿后山墙水平间隔设置， 可避免集热器对后排大棚产生遮光的影响。 0018 一种跨季太阳能蓄热增温系统的蓄热方法， 包括以下步骤： 步骤a、 春夏秋三季集热器制备热水， 在水泵的作用下， 流入地下蓄热管； 步骤b、 冬季集热器制备热水， 在水泵的作用下， 流入散热管。 0019 通过采用上述技术方案， 春夏秋三季白天利用集热器加热水， 由水泵把热水抽入 地下， 通过蓄热管与土壤的热交换， 将热量传给土壤并储存， 冬季热量缓慢上升至地表， 同 时配合散热。

12、管放热， 使棚内温度上升， 满足农作物生长所需温度， 达到冬季深层地能持续放 热， 不再受天气影响不间断地向农作物根部提供热源， 将太阳能的贡献率提升到最大化， 节 约能源， 使农作物高产的目的。 0020 综上所述， 本发明具有以下技术效果： 1. 通过利用土壤具有蓄能作用的特性将春夏秋三级储存的热量应用到冬季取暖， 从 而达到冬季稳定的为大棚提供热量的效果； 2.通过采用平板太阳能集热器可使单位面积集热效率更高， 且占用较小的空间， 同时 平板太阳能集热器可配合水泵采用排空防冻的方法将平板及管道排空起到防冻效果； 3. 通过散热管的设置， 便于将冬季集热器产生的热量直接用于农作物的生长。 。

13、附图说明 0021 图1是本发明整体结构示意图； 图2是本发明侧视图 图3是本发明连接关系示意图。 0022 附图标记： 1、 后山墙； 11、 支撑架； 2、 集热器； 3、 支架； 4、 水泵； 5、 水箱； 51、 桶盖； 6、 散热管； 61、 散热部； 62、 连接部； 7、 蓄热管； 8、 控制箱； 9、 连接管。 具体实施方式 0023 以下结合附图对本发明作进一步详细说明。 其中相同的零部件用相同的附图标记 说 明 书 2/4 页 4 CN 108271588 A 4 表示。 需要说明的是， 下面描述中使用的词语 “前” 、“后” 、“左” 、“右” 、“上” 、“下” 、“底。

14、面” 和 “顶面” 指的是附图中的方向， 词语 “内” 和 “外” 分别指的是朝向或远离特定部件几何中心 的方向。 0024 常见大棚包括竖直设置的矩形的后山墙1， 其长度方向沿东西方向， 后山墙1向南 一侧设置有支撑架11， 该支撑架11由多个自后山墙1顶部连接至地面的弧形杆构成， 支撑架 11上方覆盖透光保温膜， 支撑架11下方的地面区域即农作物种植区域本发明在常见大棚中 应用的具体结构如下： 实施例一： 一种跨季太阳能蓄热增温系统， 结合图1和图3， 包括固定于后山墙1向北一侧的支架3、 固定在支架3顶部的集热器2、 与集热器2连接的水泵4、 与水泵4连接的水箱5以及分别与水 箱5连通的。

15、散热管6和蓄热管7。 0025 结合图1和图2， 后山墙1远离支撑架11一侧 （即向北一侧） 固定设置有支架3， 该支 架3由角钢拼接而成， 其整体上呈沿后山墙1长度方向的长条形， 其长度与后山墙1的长度大 致相等。 支架3靠近大棚一侧与后山墙1贴合固定， 支架3顶部为靠近后山墙1一侧较低、 远离 后山墙1一侧较高的倾斜面。 0026 多个集热器2固定于支架3顶端， 集热器2可以是平板太阳能集热器， 呈矩形片状。 每个集热器2倾斜设置在支架3的顶部， 使其受光面朝南， 从而增大集热器2的集热效率， 多 个集热器2沿着支架3的长度方向均匀间隔排布， 此种安装方式在满足受光条件的同时又可 减少占用。

16、空间， 降低集热器2对大棚采光的遮挡影响。 0027 散热管6和蓄热管7均为与水箱5连通的管体， 散热管6包括若干散热部61和使相邻 散热部61首尾连接的连接部62， 其中各散热部61的长度方向与后山墙1的长度方向平行， 并 且沿垂直于后山墙1的方向均匀间隔设置， 间隔距离为40-50cm。 散热管6埋设在地表以下， 埋设深度优选为0.3m， 该散热位置适于作物生长。 0028 蓄热管7形状和排布方向均与散热管6相同， 但是其埋设深度为1.3m-1.5m ， 集热 器2在春、 夏、 秋三季采集太阳能， 转换为热量， 对水箱5中的水进行加热， 在水泵4的作用下， 加热后的水在蓄热管7中循环， 热。

17、量被传递至土壤中进行储存。 0029 水箱5采用不锈钢材料制成， 且设有保温材料， 用于防止热量在水箱5中散失。 水箱 5上端开口且设置有桶盖51， 用于水量检查和补水操作。 0030 蓄热管7和散热管6的进水口均通过连接管9连接至水泵4的出水口， 水泵4的进水 口与水箱5的出水口连接， 如此设置， 水泵4能够将水箱5中的水抽出， 再泵入蓄热管7或散热 管6中。 0031 蓄热管7和散热管6的出水口通过连接管9连接至集热器2的进水口， 同时集热器2 的出水口与水箱5的进水口连接。 0032 从而， 集热器2、 水箱5、 水泵4、 散热管6或蓄热管7共同构成由水泵4驱动的水循环 系统， 从而将集。

18、热器2产生的热量传输至散热管6或蓄热管7中， 提高大棚地下土壤的温度， 从而满足植物的生长需要。 0033 结合图1和图3， 跨季太阳能蓄热增温系统还包括控制箱8， 控制箱8分别与集热器2 和水泵4连接。 控制箱8包括集热器控制装置、 水泵控制装置和排空防冻装置， 其中集热器控 制装置用于控制集热器的开关， 以根据棚内温度对集热器2进行合理的使用； 水泵控制装置 说 明 书 3/4 页 5 CN 108271588 A 5 用于开启或关闭水泵4； 排空防冻装置用于根据环境温度对水泵4进行控制。 0034 当温度适于进行水循环增温时， 排空防冻装置发送水泵开启信号给水泵控制装 置， 水泵控制装置。

19、开启水泵4， 水泵4将水箱5内的水送入集热器2、 散热管6和蓄热管7中进行 加热和放热过程， 当温度过低时排空防冻装置控制水泵4停止运作使集热器2中的水在重力 势能的作用下自动倒流回水箱5中以排空集热器2起到防冻的作用， 通过控制箱8可方便快 捷的进行控制操作， 实现智能化控制。 0035 为便于对地下温度的监控， 大棚内垂直地下30cm处设置有温度传感器 （图中未示 出） ， 并且为防止地下不同位置温度存在差异导致测量结果不能全面反应棚内土壤的整体 温度， 温度传感器在大棚内的地下土壤中均匀分布多个， 以实现对大棚内部地下温度的全 面监控， 温度传感器可与控制箱8连接， 将温度信号传递至控制。

20、箱8内以实现根据棚内土壤 温度进行集热器2和水泵4的调节控制。 0036 实施例二： 结合图1和图2， 本发明还提供一种跨季太阳能蓄热增温系统的蓄热方法， 其基于实施 例一中的跨季太阳能蓄热增温系统， 该方法包括以下步骤： 步骤a、 在春、 夏、 秋三季， 集热器2将太阳能转化为热能， 将加热后的水输出到水箱5中， 打开水箱5与蓄热管7的接口， 关闭水箱5与散热管6的接口， 水箱5中的水在水泵4的作用下， 流入蓄热管7， 从而， 蓄热管7能够在春、 夏、 秋三季对大棚土壤进行加热； 步骤b、 在冬季， 集热器2将太阳能转化为热能， 将加热后的水输出到水箱5中， 打开水箱 5与散热管6的接口， 。

21、关闭水箱5与蓄热管7的接口， 水箱5中的水在水泵4的作用下， 流入散热 管6， 从而， 散热管7能够在春、 夏、 秋三季对大棚土壤进行加热。 0037 通过步骤a可将春夏秋三季产生的热量输送至地下并传导至土壤中储存； 通过步 骤b可将冬季集热器2产生的热量直接用作大棚内土壤加热， 同时配合春夏秋三季在土壤中 储存的热量外放， 产生了对大棚内进行升温的效果， 能够在冬季持续放热， 不受天气影响， 不间断地向农作物根部提供热源， 将太阳能的贡献率提升到最大化， 节约能源， 同时还能够 提高农作物产量。 0038 本具体实施例仅仅是对本发明的解释， 其并不是对本发明的限制， 本领域技术人 员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改， 但只要在本 发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。 说 明 书 4/4 页 6 CN 108271588 A 6 图1 图2 说 明 书 附 图 1/2 页 7 CN 108271588 A 7 图3 说 明 书 附 图 2/2 页 8 CN 108271588 A 8 。